中興大學材料系吳威德、薛涵宇 榮獲國家新創獎

記者林重鎣/台中報導 2022-01-06 12:47

第18屆國家新創獎日前頒獎,中興大學材料系特聘教授吳威德與工學院金屬研發中心林啟明博士團隊,開發出還原碴與鋁碴回收再利用的高效脫硫技術,材料系副教授薛涵宇以蛙皮為靈感,研發出可抗水中生物附著的多功能仿生塗料。兩項創新技術極具市場潛力,榮獲國家新創獎肯定。

高效脫硫技術 解決爐碴廢棄物問題

吳威德團隊以「環保高效脫硫劑產品開發」獲獎。他表示,煉鋼大致分為高爐煉鋼與電弧爐煉鋼,電弧爐廠產生的爐碴分為氧化碴(脫磷碴)跟還原碴(脫硫碴)兩類,氧化碴穩定可回收作低強度混凝土或道路給配的用料,運用在較不重要的包覆等非結構性用途;而還原碴不穩定,遇水會膨脹裂開,破壞建物結構,不適用於營建。

還原碴的不穩定性大致源自大量的活性氧化鈣,必須去除活性才能穩定,可利用長時間堆置搭配磨細兩種方式處理,但堆置需半年以上的時間,臺灣每天還原爐碴產量大,回收廠通常沒有那麼大的堆置空間,磨細雖可縮短熟化時間,但成本高,所以才會發生爐碴偷掩埋,或將還原碴偷偷混入非法回收利用的情況。

因為還原碴、鋁碴的安定化成本高、產品附加價值低,且安定化處理無法達到廢棄物減量的目的,吳威德教授團隊開發出環保高效的脫硫技術,透過回收還原碴並加入鋁碴廢棄物進行改質,具有不改變現有製程、降低成本、廢棄物大幅減量等優勢。

吳威德表示,第一代的「高效能再生脫硫劑」,可去化36%的廢棄物,亦可提升30~50%鋼品售價,進而增加公司獲利約2.6~3.5倍;第二代「再生脫硫劑」,可替鋼廠去化近38.8%的廢棄物。此項脫硫劑擁有3家台灣先進電弧爐廠脫硫劑的優點,且兼具高脫硫性能與高廢棄物去化量等,相當具競爭力。

多功能仿生塗料 抗污抗冰市場應用性廣

薛涵宇以「蛙類啟發之仿生水下抗生物污染附著表面塗層」獲獎。他表示,水下汙垢生物會附著於船舶等水下器具表面,造成髒損,除影響器具外觀並造成表面結構損壞外,也會造成經濟與環境巨大的影響。以大型船舶為例,大量的附著生物將增加船體的負載,不僅減緩航行速度,更間接導致能源消耗的增加。而船隻航行至世界各地,也會將汙垢生物散播,以外來物種身分進一步繁殖,破壞當地生態平衡。特別是當污垢或細菌等髒污進入精密電子儀器內部,可能造成儀器的損壞,帶來更巨大的損失。

此項研究模仿青蛙皮膚具有柔軟能起皺且滑溜的特性,團隊以獨創的高分子合成技術,在微米等級的皺褶表面上製造奈米孔洞,並在表面注入潤滑液,如矽油等,形成仿蛙類皮膚的滑溜表面,皺褶曲面因表面不平坦不利於藻類附著,形成結構性抗藻能力,而奈米孔洞則具強大的毛細力,可吸附矽油,形成穩定且長效型的滑液表面,可讓滑液不因洋流等剪切力的衝擊而快速流失,此滑溜表面可使生物汙垢不易沾黏,進而隨著水流而脫附,進一步強化結構性表面抗汙能力。

同時,在動態環境與不同藻類種類中測試,皆證實此種塗層具有長效性的抗生物污垢附著能力,能應付不同環境,如淡水與海水中的多樣藻類。未來可望應用於船體潛艦與離岸油槽表面抗汙、飛機抗冰、水下光學設備自清潔等多元用途。

薛涵宇表示,臺灣為海島型國家,藻類極易生長,此研究提出有效的抗藻對策,希望協助解決臺灣本土的民生、社會與環境問題,未來將嘗試降低材料成本與技術門檻,從高分子材料出發,跨領域整合材料化學與界面科學,調控奈米混成材料的型態與組成,進一步將技術產品化。


留言討論區

相關閱讀推薦
相關閱讀推薦